Jordtvättning Översiktlig metodbeskrivning

Jordtvättning (soil washing) innebär att föroreningsämnen ”tvättas ut” ur det förorenade materialet. Metoden tillämpas vanligen i fasta behandlingsanläggningar eller on site. Tillämp- ningar in situ förekommer men brukar då benämnas in situ soil flushing eller lösnings- medelsextraktion.

I flertalet tillämpningar används vatten som tvättvätska. För att forcera utlakningen av föroreningsämnen från det förorenade materialet kan olika additiv såsom pH-justerande vätskor och tensider tillsättas.

Jordtvättprocessen består av flera behandlingssteg vilka alla syftar till att avskilja föro- renade partiklar och vätskor från det övriga materialet. De vanligaste behandlingsstegen i en jordtvättprocess utgörs av:

x Grovsiktning för avskiljning av större fragment/partiklar (stenar, avfall m m) x Hydrocyklonering och gravimetrisk avskiljning av förorenade partiklar x Flotation för avskiljning av metaller och förorenade vätskor

x Sedimentation (flockning m m) för avskiljning av förorenade partiklar

Behandlingsprocessens slutsteg är ett föroreningskoncentrat/slam som efter avvattning antingen kan deponeras som ett metallhydroxidslam eller vidarebehandlas med andra behandlingsmetoder (förbränning, biologisk nedbrytning m m). Avvattning utförs med kammarfilter- eller silbandspress. Det förorenade vattnet omhändertas och renas för att därefter återanvändas i tvättprocessen. Merparten av den utrustning som används i en jordtvättanläggning härrör från gruv- och metallindustri. Metoden har både i Sverige och internationellt i huvudsak används för behandling av metallförorenade jordar och sediment. Metoden kan emellertid även användas för extraktion av organiska föroreningsämnen (PAH, PCB, alifater/monoaromater m m).

Figur 3-3: Jordtvättanläggning för behandling av blyhaltig kulfångssand vid P10, Strängnäs (Källa: Svensk Sjömuddring AB och Johan Helldén AB)

Styrande faktorer

De faktorer som styr resultatet vid jordtvättbehandling är främst: x Föroreningens fördelning mellan olika kornstorleksfraktioner x Det förorenade materialets organiska halt och kornstorleksfördelning

Kornstorleksfördelningen är av avgörande betydelse för utfallet av en jordtvättsbehandling. Flera studier visar att merparten av föroreningsinnehållet i en jord av blandad sammansättning är koncentrerat till finfraktionen (partiklar <0,63μm). Genom att avskilja finfraktionen från det övriga materialet erhålls en väsentlig reduktion av volymen förorenat material som behöver omhändertas för efterföljande behandling eller deponering. För att metoden skall vara fram- gångsrik erfordras således ett material där en relativt liten andel utgörs av förorenad fin- fraktion medan den resterande delen utgörs av oförorenat material.

Jordtvättprocessen är således mindre lämpad för jordar/sediment med dominerande innehåll av lera och silt. Eftersom de behandlingssteg som tillämpas i en jordtvättprocess i huvudsak är ”kopierade” från gruv- och metallindustri lämpar sig metoden mindre väl för organogena jordar. Den organiska halten i det behandlade materialet bör understiga 20 %.

Projektering och systemdesign

För att designa en jordtvättkampanj erfordras en god karaktäristik av det förorenade materialet med avseende på i första hand följande egenskaper:

x Föroreningens sammansättning

x Föroreningens fördelning mellan olika kornstorleksfraktioner x Föroreningens lakningsbenägenhet

x Jord- eller sedimentmaterialets innehåll av metall- och avfallsfragment x Jord- eller sedimentmaterialets kornstorleksfördelning och organiska halt

De laboratorietester som erfordras är således sikt- och sedimentationsanalyser m a p jord- materialets kornstorleksfördelning, bestämning av materialets organiska och oorganiska föroreningsinnehåll fördelat på olika kornstorleksfraktioner samt lakförsök (standardiserade skak- eller kolonntester) för bestämning av föroreningens lakningsegenskaper.

I sitt enklaste utförande omfattar jordtvättprocessen enbart torr- och våtsiktning för avskiljande av en förorenad ler- och siltfraktion. Är föroreningssammansättningen mer komplex kan ytterligare behandlingssteg erfordras. För avskiljning av t ex metallfragment används vanligtvis magnetband, skakbord eller andra former av gravimetrisk avskiljning. Tillsats av pH-justerande additiv (syror, baser m m) kan vara nödvändigt i de fall metallerna utifrån genomförda lakförsök visar sig vara hårt bundna till jordpartiklar även i grov-

fraktionen.

För avskiljning av oljeförorening, metaller i vattenlösning m m kan flotation vara användbart.

Tillämpning

Jordtvättmetoden har såväl i Sverige som internationellt i huvudsak kommit att tillämpas på metallförorenade jordar/sediment. Metoden kan emellertid designas även för behandling med avseende på organiska föroreningsämnen som t ex PAH, PCB, alifater/monoaromater m m. En relativt vanlig tillämpning i Nederländerna och i Tyskland har tidigare varit behandling av oljeförorenade jordar och sediment.

Kontroll av behandlingsresultat

Behandlingsresultatet kontrolleras genom provtagning av det behandlade materialet (den s k renfraktionen). I de fall behandlingen enbart avser metallförorenade jordar brukar XRF- mätning tillämpas för att kontrollera behandlingsresultatet. XRF-mätning bör emellertid verifieras mot laboratorieanalyser vid ackrediterat laboratorium eftersom provpreparering skiljer sig åt vid XRF-mätning respektive laboratorieanalys.

Begränsningar och kända negativa effekter

Jordtvättmetoden är i huvudsak begränsad till minerogena jordar med ett relativt litet organiskt innehåll. Vidare bör andelen finfraktion (lera, silt) vara liten i förhållande till andelen grov- fraktion. Föroreningen bör i det ideala fallet huvudsakligen föreligga i finfraktionen.

Exempel på dokumenterade negativa effekter vid jordbehandling med tvättning är: x Genom tillsats av pH-justerande vätskor m m kan jordtvättprocessen medverka till

att det behandlade materialet blir mer lakningsbenäget än det ursprungliga obe- handlade materialet. Om det behandlade materialet återläggs kan utlakningen och spridningen av föroreningar öka trots att den sammanlagda föroreningsmängden reducerats. Denna effekt har bl a observerats vid behandling av blyförorenad sand från kulfång. Det behandlade och återlagda kulfångsmaterialet har i några fall visat sig vara mer lakningsbenäget än det ursprungliga obehandlade kulfångsmaterialet.

x Tillsatta additiv kan efter genomförd behandling finnas kvar i det behandlade materialet och i sig utgöra en föroreningskälla som begränsar det behandlade materialets användbarhet.

Närbesläktade metoder

Exempel på metoder som i likhet med jordtvättning bygger på att föroreningar ”tvättas” eller lakas ut ur ett förorenat jord- eller sedimentmaterial är lösningsmedelsextraktion och in situ soil flushing. Båda metoderna betraktas som innovativa. De har bl a utprovats/testats inom det amerikanska Superfund-projektet. Några tillämpningar i Sverige är dock inte kända.

Status och referensprojekt

Jordtvättning kan betraktas som en etablerad efterbehandlingsmetod. I Tyskland och Nederländerna har metoden tillämpats för jord- och sedimentbehandling i fullskala sedan början av 1980-talet. I både Nederländerna och Tyskland finns ett stort antal fasta behand- lingsanläggningar för jordtvättning men även mobila/on-site-anläggningar förekommer.

I Nordamerika har jordtvättning inte fått samma kommersiella genomslag som i Europa. I Kanada finns år 2005 ännu ingen anläggning för jordtvättning etablerad eller utprovad. Inom det amerikanska Superfund-programmet har metoden hittills tillämpats vid sammanlagt 11 av de totalt 1 800 genomförda eller pågående Superfund-projekten.

I Sverige bedöms jordtvättning ha tillämpats i ett trettiotal olika projekt. Störst tillämpning har metoden haft för behandling av Försvarsmaktens kulfångssand. Ett tiotal större efterbe- handlingsentreprenader för behandling av skjutbanor/skjutvallar med avseende på metalliskt bly har genomförts. Såväl utförandekontroll som dokumentation från dessa projekt får betraktas som bristfällig. Den senast genomförda jordtvättkampanjen i Försvarsmaktens regi (P10 Strängnäs 2002-2004) har emellertid genomförts med kontinuerlig utförandekontroll och en slutdokumentation kommer att upprättas. Projektet beskrivs närmare i Bilaga 2/Fallstudier in situ, on site och ex situ nr 64.

Jordtvättning fanns representerad i det svenska teknikdemonstrationsprojektet Lyftkranen (Naturvårdsverkets, Miljödelegationens och Stockholms stads gemensamma demonstrations- projekt under perioden 1998-1999). Jordtvättmetoden visades sig i detta projekt kunna reducera metallhalterna i behandlade sand- och fingrusfraktioner till halter strax över eller under riktvärdena för ”känslig markanvändning”. Utgångshalterna av flertalet metaller var emellertid relativt låga vilket försvårar bedömningen av kapacitet och behandlingsresultat. Metoden utprovades även för behandling av PAH och olja, varvid föroreningshalterna redu- cerades väsentligt men inte tillräckligt med hänsyn till då gällande riktvärden för mindre känslig markanvändning.

Under 1997-1998 genomfördes en större jordtvättentreprenad vid Televerkets f d impregneringsplats vid Hjältevad, Eksjö kommun. Ca 26 600 ton arsenikförorenad jord (i huvudsak grusig sand och sand) behandlades. Inkommande förorenad jord uppvisade en medelhalt av 146 mg arsenik/kg TS. I den behandlade jorden var arsenikmedelhalten 49 mg/kg TS. I hela det behandlade materialet erhölls en arsenikreduktion av ca 69 %. En väsent- lig iakttagelse var det genomgående bättre behandlingsresultatet för arsenikförorenad jord ovanför grundvattenytan (76 % reduktionsgrad) i jämförelse med arsenikförorenad jord under grundvattenytan (55 % reduktionsgrad).

Under 2006 pågår en större jordtvättentreprenad avseende CCA-förorenade jordmassor vid en f d impregeringsplats i Tranemo kommun. Projektet har dock ännu inte slutrapporterats. Källor och referenser

Cleanup Information Bulletin Board System/CLU-IN (2005): http://www.clu-in.org Englöv, P (1998): ”Remediation of a large wood preservation site polluted with arsenic, copper and chromium.” ATV MØde. VintermØde om grundvandsforurening, 10-11. marts 1998. Peter Englöv, VBB Viak, Malmö.

Gemoets, J., Bastiaens, L., Spöringael, D., Leys, N., Hooyberghs, L., van Houtven, D., Janssen, I. & Diels, L (2000): ”Demonstration of biological treatment, soil washing and coal aggloflotation for on site remediation of MGP sites.” Conference proceedings ConSoil 2000, Volume 2, pp 1029-1036.

Naturvårdsverket (1999): ”Lyftkranen-teknikdemonstration för efterbehandling. Ett utvecklingsprojekt för sanering av förorenad jord och sediment.” Rapport upprättad av Bedömningsgruppen för projekt Lyftkranen. Miljöteknikdelegationen, Naturvårdsverket & Stockholms Stad. ISBN 91-620-5020-6.

Österling, H (2004): ”Försvarets erfarenheter av jordtvätt.” Nätverket Renare Mark, höstmöte 2004. Överste Hans Österling, Försvarsmakten Högkvarteret.

3.2.4 Termisk desorption